MVCC

MVCC（Multi-Version Concurrency Control），即多版本并發(fā)控制。是 innodb 實(shí)現(xiàn)事務(wù)并發(fā)與回滾的重要功能。鎖機(jī)制可以控制并發(fā)操作,但是其系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)較大,而MVCC可以在大多數(shù)情況下代替行級(jí)鎖,使用MVCC,能降低其系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo).

具體實(shí)現(xiàn)是在數(shù)據(jù)庫(kù)的每一行中，額外添加三個(gè)字段：

1. DB_TRX_ID : 記錄插入或更新該行的最后一個(gè)事務(wù)的事務(wù)ID
2. DB_ROLL_PTR : 指向改行對(duì)應(yīng)undolog 的指針
3. DB_ROW_ID : 單調(diào)遞增的ID，他就是AUTO_INCREMENT的主鍵ID

快照讀

像不加鎖的select操作就是快照讀，快照讀的出現(xiàn)是基于提高并發(fā)性能的考慮，快照讀的實(shí)現(xiàn)是基于多版本并發(fā)控制，即MVCC?？梢哉J(rèn)為 MVCC 是行鎖的一個(gè)變種，在很多情況下，避免了加鎖操作，降低了開(kāi)銷(xiāo)；既然是基于多版本，即快照讀可能讀到的并不一定是數(shù)據(jù)的最新版本，而有可能是之前的歷史版本

當(dāng)前讀

讀取的是當(dāng)前的數(shù)據(jù)，不需要通過(guò)undo log回溯到事務(wù)開(kāi)啟前的狀態(tài)。讀取的是記錄的最新版本，讀取時(shí)還要保證其他并發(fā)事務(wù)不能修改當(dāng)前記錄，會(huì)對(duì)讀取的記錄進(jìn)行加鎖。

數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)場(chǎng)景有三種，分別為：

• 讀-讀：不存在任何問(wèn)題，也不需要并發(fā)控制
• 讀-寫(xiě)：有線(xiàn)程安全問(wèn)題，可能會(huì)造成事務(wù)隔離性問(wèn)題，可能遇到臟讀，幻讀，不可重復(fù)讀
• 寫(xiě)-寫(xiě)：有線(xiàn)程安全問(wèn)題，可能會(huì)存在更新丟失問(wèn)題，比如第一類(lèi)更新丟失，第二類(lèi)更新丟失

說(shuō)白了 MVCC 就是為了實(shí)現(xiàn)讀-寫(xiě)沖突不加鎖，而這個(gè)讀指的就是快照讀, 而非當(dāng)前讀，當(dāng)前讀實(shí)際上是一種加鎖的操作，是悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)

MVCC的出現(xiàn)就是大佬們不滿(mǎn)意用悲觀鎖去解決讀-寫(xiě)沖突問(wèn)題，所以有兩個(gè)方案：

• MVCC + 悲觀鎖
  MVCC解決讀寫(xiě)沖突，悲觀鎖解決寫(xiě)寫(xiě)沖突
• MVCC + 樂(lè)觀鎖
  MVCC 解決讀寫(xiě)沖突，樂(lè)觀鎖解決寫(xiě)寫(xiě)沖突

MVCC實(shí)現(xiàn)原理

三個(gè)隱藏字段

• DB_TRX_ID
  6 字節(jié)，最近修改(修改/插入)事務(wù) ID：記錄創(chuàng)建這條記錄/最后一次修改該記錄的事務(wù) ID
• DB_ROLL_PTR
  7 字節(jié)，回滾指針，指向這條記錄的上一個(gè)版本（存儲(chǔ)于 rollback segment 里）
• DB_ROW_ID
  6 字節(jié)，隱含的自增 ID（隱藏主鍵），如果數(shù)據(jù)表沒(méi)有主鍵，InnoDB 會(huì)自動(dòng)以DB_ROW_ID產(chǎn)生一個(gè)聚簇索引

版本鏈 / undo log

因?yàn)閡ndo log會(huì)記錄事務(wù)前老版本數(shù)據(jù)，然后行記錄中回滾指針會(huì)指向老版本位置，如此形成一條版本鏈。Read View 會(huì)一直遍歷鏈表的DB_TRX_ID，直到找到滿(mǎn)足特定條件的 DB_TRX_ID。那么這個(gè)DB_TRX_ID所在的舊記錄就是當(dāng)前事務(wù)能看見(jiàn)的最新”老版本“

Read View

是事務(wù)開(kāi)啟時(shí)，當(dāng)前所有活躍事務(wù)（還未提交的事務(wù)）的一個(gè)集合?；蛘哒f(shuō)Read View 就是事務(wù)進(jìn)行快照讀操作的時(shí)候生產(chǎn)的讀視圖 (Read View)，在該事務(wù)執(zhí)行的快照讀的那一刻，會(huì)生成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)當(dāng)前的一個(gè)快照，記錄并維護(hù)系統(tǒng)當(dāng)前活躍事務(wù)的 ID

三個(gè)Read View重要結(jié)構(gòu)：

• trx_list（名稱(chēng)我隨意取的）
  一個(gè)數(shù)值列表
  用于維護(hù) Read View 生成時(shí)刻系統(tǒng) 正活躍的事務(wù) ID 列表
• up_limit_id
  是 trx_list 列表中事務(wù) ID 最小的 ID
• low_limit_id

ReadView 生成時(shí)刻系統(tǒng)尚未分配的下一個(gè)事務(wù) ID ，也就是 目前已出現(xiàn)過(guò)的事務(wù) ID 的最大值 + 1

為什么是 low_limit ? 因?yàn)樗彩窍到y(tǒng)此刻可分配的事務(wù) ID 的最小值

MVCC實(shí)現(xiàn)的整體流程：

總結(jié)

• 應(yīng)對(duì)高并發(fā)事務(wù), MVCC比單純的加鎖更高效
• MVCC只在 讀已提交 和 可重復(fù)讀 兩個(gè)隔離級(jí)別下工作
• 讀已提交隔離級(jí)別下，會(huì)在每次快照讀（查詢(xún)）都生成一個(gè)Read View，可重復(fù)讀只在事務(wù)開(kāi)始時(shí)生成一個(gè)Read View，以后每次查詢(xún)都用這個(gè)Read View，以此實(shí)現(xiàn)不同隔離級(jí)別。

參考：

【MySQL筆記】正確的理解MySQL的MVCC及實(shí)現(xiàn)原理_（推薦）

MySQL · 引擎特性 · InnoDB 事務(wù)系統(tǒng) (taobao.org)

mvcc詳解 - 簡(jiǎn)書(shū) (jianshu.com)

到此這篇關(guān)于MySQL多版本并發(fā)控制MVCC深入學(xué)習(xí)的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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